CHIP降解乳酸脱氢酶影响结直肠癌细胞能量代谢及肿瘤发生发展的分子机理

Tumor cells preferentially adopt the aerobic glycolysis pathway for their energy supply, known as the Warburg effect. The activity and expression level of the glycolytic enzymes determine the cell fate directly. CHIP/Stub1 is an E3 ligase of chaperone binding protein and plays an important role in the protein degradation. Our preliminary results indicated that enforced expression or depletion of CHIP results in significant inhibition or promotion of the growth of colorectal cancer cell HCT116 assayed by in vitro and in vivo experiments. By a SiLAD proteomics analysis, we identified LDHA, a critical regulator of glycolysis in tumors, as the primary target of CHIP-mediated protein degradation. Therefore, this project will focus on the mechanism of CHIP regulating the progression of colorectal cancer via degradation and ubiquitination of LDHA, using the cell model, animal model, pathological model and pathological specimens. This study will reveal a critical role for CHIP in tumorigenesis and progression by regulation of the Warburg effect and provide provided a new therapy strategy for colorectal cancer.

糖酵解是肿瘤细胞获取能量的主要方式，因此糖酵解酶的活性和表达水平直接决定细胞的存亡。CHIP是一种分子伴侣相结合的E3泛素连接酶，在蛋白降解和肿瘤发生发展中发挥着重要的作用。我们前期发现，CHIP在结直肠癌组织中表达降低，过量表达CHIP能够抑制结直肠癌细胞的增殖和成瘤能力。为了探讨CHIP影响结直肠癌发生的原因，我们结合蛋白质组学方法，发现了CHIP能够直接调控糖酵解关键酶LDHA的蛋白水平。鉴于LDHA在肿瘤糖酵解中的关键作用，本项目拟从肿瘤细胞能量代谢角度入手，通过构建结直肠癌的细胞模型、动物模型、病理模型和利用结直肠癌病理标本，研究CHIP对结直肠癌发生发展的影响，深入探讨CHIP调控LDHA稳定性的分子机制，进而揭示LDHA受泛素化调控影响结直肠癌细胞糖酵解的作用。本研究对认识结直肠癌发生发展的分子机理具有重要的意义，为临床诊断和治疗结直肠癌提供重要线索和新的视角。

糖酵解是肿瘤细胞获取能量的主要方式，称之为Warburg效应。对于在肿瘤发展过程中Warburg效应如何被调控的，仍然存在很大争论。本研究中，我们发现一种分子伴侣蛋白相结合的E3泛素连接酶CHIP可以通过抑制有氧糖酵解减慢结直肠癌的进展。实验结果显示，过量表达CHIP可抑制结直肠癌细胞体外体内的生长，而敲除CHIP则起到相反的促进作用。通过前期蛋白质组学分析，并进一步通过实验，我们确定CHIP作用的下游靶蛋白是乳酸脱氢酶A（LDHA）。在CHIP过表达的结直肠癌细胞中观察到LDHA蛋白的表达量下降。进一步的实验发现CHIP是通过蛋白酶体途径调控LDHA蛋白的稳定性，进而影响癌细胞能量代谢。在病理条件下，免疫组化结果显示，在人的结直肠癌组织中CHIP和LDHA的蛋白表达存在负相关性。本研究发现了CHIP可以通过降低LDHA蛋白稳定性从而抑制结直肠癌细胞增殖和肿瘤发生发展的进程，对认识结直肠癌发生的分子机理具有重要的意义，为进一步的癌症治疗提供新的策略。